建筑結構設計中鋼筋混凝土構件的銹蝕及其影響

1、建筑結構設計中鋼筋混凝土構件的銹蝕及其影響摘要：隨著社會經(jīng)濟不斷進步，國民生活水平不斷提升，人們對建筑的需求量越來越 大。建筑已 經(jīng)成為人民生活中的一大開銷。 但是建筑質量不容樂觀。 本文從混凝土鋼筋銹蝕 的主要原因入手，探討了銹蝕鋼筋混凝土對建筑物的影響， 最后提出了改善鋼筋銹蝕的幾點 措施。關鍵詞：結構設計鋼筋銹蝕影響.、八、一前言近年來，全國各地建筑需求量不斷增長，購房用于居住或用于投資，已經(jīng)成為人們 生活中的 一大開銷。但建筑質量卻不容樂觀。目前我國常規(guī)房屋設計的使用壽命為 50 年，這種預測是建立在我國混凝土設計規(guī) 范的根底上的。但我國許多房屋都達不到此標準。 由于一些原因，許多鋼筋

2、混凝土的壽命不 過 25 年左右，造成這種情況的主要原因，其中之一就是鋼筋的銹蝕。一、鋼筋銹蝕 鋼筋混凝土構件是由鋼筋和混凝土組成。由于鋼筋抗拉強度非常高，一般在 200MPa 以上，所以在混凝土中參加鋼筋以增加混凝土的拉力。由鋼筋承當其中的拉力，混凝土承當壓應力局部。鋼筋與混凝土之間有良好的粘結力。鋼筋和混凝土的彈性模量比擬接近， 還有較好的化學膠合 力、 機械咬合力和銷栓力， 這樣既發(fā)揮了各自的受力性能， 又能很好地 協(xié)調(diào)工作，共同承當結構構件所承受的外部荷載。 在一棟建筑中，鋼筋和混凝土的結合物是 支撐起建筑全身重量的骨架?？梢哉f鋼筋混凝土是建筑物的主體局部?；炷林械匿摻钿P蝕一般為電化

3、學銹蝕反響。 混凝土結構中的鋼筋腐蝕是在有水分子參與的條件下發(fā)生的，鋼筋銹蝕的電極反響式為：陽極： Fe?Fe2+2e陰極： O2+2H2O+4e?4OH-陽極外表二次化學過程：Fe2+2OH-?Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O?4Fe(OH)3在氧氣和水的共同作用下， 鋼筋外表的鐵不斷失去電子而溶于水， 從而逐漸被腐蝕， 在鋼筋外表生成紅鐵銹，引起銹蝕。二、鋼筋銹蝕主要原因1. 混凝土不密實 |混凝土密實度不良。當水泥用量偏小，水灰比例不當，振搗不良 ，或在混凝土澆筑中產(chǎn)生露筋、蜂窩、麻面等情況 ，會加速鋼筋的銹蝕。2. 混凝土碳化和侵蝕性氣體空氣中的二氧化碳氣體 ，在混凝土表

4、層中逐漸被氫氧化鈣的堿性溶液所吸收，相互反應生成碳酸鈣 ( CaC03) 。這種現(xiàn)象稱為混凝土的碳化。生成的碳酸鈣很難溶解, 其飽和溶液的 PH 值為 9。因此 ,混凝土碳化的結果 ，就是 PH 值不斷下降 ，并不斷向內(nèi)部深化；當碳化深 度到達 或超過鋼筋保護層時 ，鋼筋外表的鈍化膜遭到局部破壞 ，鋼筋銹蝕開始。3. 雜質的侵入鋼筋材質中的一些 雜質使鋼筋容易銹蝕。為了在混凝土中防止這種情況的發(fā) 生，外邊要 加混凝土保護層。如果保護層厚度缺乏，里面的鋼筋就會提前銹蝕。4. 環(huán)境條件 環(huán)境條件是引起鋼筋銹蝕的外在因素，如溫度、濕度及枯燥交替作用，海水飛濺、 海鹽滲透 等都對混凝土結構中的鋼筋銹蝕

5、有明顯影響。三、對建筑物的影響鋼筋銹蝕使其力學性能以及粘結性能發(fā)生退化， 嚴重降低了鋼筋在混凝土結構中的 作用，甚至導致混凝土結構的坍塌破壞。直接影響到混凝土結構的平安性及耐久性。鋼筋銹蝕，銹跡擴展使混凝土開裂并使鋼筋與混凝土之間的結合力喪失。當水穿透 混凝土外表進入內(nèi)部時， 受凍凝結的水分體積膨脹， 經(jīng)過反復的凍融循環(huán)作用， 在微觀上使 混凝土產(chǎn)生裂縫并且不斷加深，從而使混凝土壓碎并對混凝土造成永久性不可逆的損傷。1. 鋼筋銹蝕對結構受力的影響(1) 削弱鋼筋的受力 ，尤其是預應力混凝土結構內(nèi)的高強度鋼絲，外表積大、截面小、應力高 ，一旦發(fā)生腐蝕 ，危險性更大 ，嚴重者會導致構件斷裂的危險。

6、(2)鋼筋腐蝕體積膨脹大約增大了2.2 倍 ，使混凝土保護層破裂甚至脫落，從而降低結構的受力性能和耐久性能。2. 銹蝕鋼筋混凝土構件的力學性能 銹蝕作用造成鋼筋的局部坑蝕將嚴重影響鋼筋的力學性能 ，實際工程中鋼筋的銹蝕 是由最初的點蝕坑逐漸擴大開展的，銹蝕坑產(chǎn)生的缺口效應力集中將引起銹蝕鋼筋屈服強度、極限強度、延伸率和粘結強度等力學性能指標的變化，蝕坑處應力集中現(xiàn)象對構件的受力性能有著嚴重的影響。鋼筋銹蝕影響結構耐久性主要表達在兩個方面 ：(1) 導致鋼筋有效截面面積的減少；(2) 銹蝕后體積膨脹 (約為銹蝕前的 2-4 倍)引起順筋裂縫、保護層脫落以及粘結力下降等 ，最終導致構件承載力下降、

7、服役壽命縮短。3. 銹蝕鋼筋混凝土構件的粘結性能退化 鋼筋混凝土結構是一種鋼筋和混凝土的復合材料結構，結構的各項性能不僅取決于鋼筋與混凝土的物理力學性能 ，而且與鋼筋與混凝土之間的協(xié)調(diào)工作能力有關。在承載能力和使用極限狀態(tài)下 ，鋼筋強度能否得到利用取決于粘結的有效長度。鋼筋與混凝土之間粘結性能的退化往往造成構件剛度降低 ，喪失強度。四、改善措施1. 混凝土保護層增加混凝土保護層厚度可以顯著地推遲腐蝕因子滲透到鋼筋外表的時間， 也可提高 對鋼筋銹蝕膨脹的抵抗力?；炷撂蓟竭_鋼筋外表的時間與保護層厚度的平方成正比。 增 大保護層厚度能有效地推遲碳化時間。2. 控制混凝土拌和物中的氯鹽含量某些化學

8、離子如 C1 -、I-、Br - 對鈍化膜有特殊的破壞作用。它們在鋼筋保護層不被碳化或中性化的情況下也可以破壞鋼筋鈍化膜， 發(fā)生銹蝕現(xiàn)象。氯離子是這一類離 子中最常遇到的。氯離子半徑很小， 穿透力強，很容易吸附在鋼筋陽極區(qū)的鈍化膜上， 取代 鈍化膜中氧離子，使鋼筋起保護作用的氫氧化鐵變?yōu)闊o保護作用的氯化鐵。 由于氯離子到達 鋼筋外表的不均勻性，特別是氯離子作用在鋼筋局部區(qū)域時， 那么局部區(qū)域為陽極，形成了大 陰極小陽極的腐蝕。因此必須嚴格控制氯離子的總量，即應對混凝土拌和物中的氯鹽含量加以控制。 拌合混凝土時只允許使用清水。禁止使用鹽來為混凝土路面除冰。3. 提高混凝土密實性提高混凝土的密實性，減少內(nèi)部微細孔函隙和毛細管通首是加強鋼筋防腐蝕能力的最根本途徑。首先要嚴格控制水灰比。施工時就要均勻振搗，嚴格控制振搗時間